авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Разработка и исследование алгоритмов управления информацией распределенной информационной системы с мобильными агентами

-- [ Страница 1 ] --

Нижегородский государственный технический университет

На правах рукописи

Юрасов Сергей Валерьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИЕЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С МОБИЛЬНЫМИ АГЕНТАМИ

Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка

информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Нижний Новгород

2006 г.

Работа выполнена на кафедре «Теория цепей и телекоммуникации»

Нижегородского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Крылов В.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Пакшин П.В.

кандидат технических наук,

Егоров Е.Е.

Ведущая организация: ФГУП НПП «Полёт»

Защита состоится «____» _______________ 200_ г. в _____ часов

на заседании диссертационного совета Д 212.165.05 в Нижегородском

государственном техническом университете по адресу:

603600, г. Н.Новгород, ГСП-41, ул. Минина, 24, корпус ___, ауд. ____.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского

государственного технического университета.

Автореферат разослан «_____» ________________ 200_ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доцент _______________________________ Иванов А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Потребности развития информационных услуг независимо от местонахождения потребителя привели к созданию информационных систем использующих мобильные устройства и беспроводной доступ. В связи с этим возросли требования к уровню сложности сервисов, поддерживаемых этими мобильными устройствами. На практике и в литературных источниках выделяются три направления развития технологий мобильных сервисов.

Во-первых, это обеспечение постоянного нахождения на связи (AON – Always On). Актуальность AON следует из того, что пользователь мобильных средств, перемещаясь внутри и вне предприятия, хочет, а нередко и должен постоянно оставаться на связи. AON позволяет осуществлять доступ к необходимой информации удаленно.

Во-вторых, это обеспечение постоянного использования наилучшей сети (“Always Best Connected”), например, с точки зрения пропускной способности. Причем, переключение между сетями разного стандарта должно осуществляться автоматически по заданным пользователем критериям. Примером подобных критериев могут служить пропускная способность канала связи, цена, расход энергии аккумуляторной батареи компьютера на поддержание связи, а также другие, часто не менее важные, критерии.

В-третьих, это всестороннее использование информации о текущем местоположении пользователя (LAC - “Location Aware Computing”). Примером может служить ориентация на местности, использование карт, маршрутов, поиск конкретного адреса в чужом городе и т. п. Реализация многих из этих возможностей осуществляется высоким темпом в течение нескольких последних лет. Однако бурный рост в IT индустрии открывает широкие возможности для исследования LAC технологий и их дальнейшего усовершенствования и повсеместного внедрения. Способность оценивать свое местоположение создает массу новых возможностей, которые сделают мобильные устройства еще более эффективными и удобными. С помощью этой технологии осуществляется переход от закрытых специализированных систем определения местоположения к информационным системам, в которых местоположение станет всего лишь еще одним типом данных.



Цель работы

Целью данной работы является исследование и разработка алгоритмов системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, а также способов организации интерфейса с различными типами объектов, как мобильных, так и статических. Анализ вариантов построения подобных систем, производительности протоколов, точности определения местоположения и нагрузки на каналы, а также выработка рекомендаций по применению.

Задачи работы

В данной работе поставлены и решены следующие задачи:

  1. Проведено исследование принципов построения распределенных информационных систем с привязкой к местности. Предложен единый подход их усовершенствования и унификации.
  2. Разработана архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов.
  3. Разработана классификация протоколов обновления информации о местоположение мобильных агентов, построена математическая модель, проведены анализ основных характеристик и сравнение предложенных протоколов.
  4. Разработана система имитационного моделирования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов. Исследованы варианты применения данных протоколов, проведен анализ эффективности их применения. Предложен практический способ улучшения характеристик комбинированного протокола.
  5. Предложены три схемы распределения информации о местоположении для разработанной архитектуры системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Построена математическая модель системы для предложенных способов распределения, проведен их сравнительный анализ, и выработаны рекомендации по применению.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории систем массового обслуживания, а также имитационное моделирование на ЭВМ с использованием реальных маршрутных данных, полученных при помощи GPS.

Научная новизна

В диссертационной работе на основе предложенного подхода усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности, разработана новая архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Предложена классификация протоколов обновления информации между сервером местоположения и мобильным агентом. Исследована зависимость интенсивности запросов сервера местоположения к мобильному агенту от интенсивности клиентских запросов, а так же от текущей погрешности информации о местоположении на сервере местоположения для различных типов используемых протоколов. Для всех видов протоколов получены зависимости максимальной и средней погрешности по расстоянию в зависимости от интенсивности входящих запросов и от погрешности вторичной копии на сервере местоположения. Показано, что комбинированный протокол на базе протокола типа «отчет» с дистанционным порогом и пессимистического протокола типа «запрос» с кэшированием обладает лучшими характеристиками, чем базовые предложенные протоколы, а так же способен приспосабливаться к состоянию окружающей среды. Предложено несколько схем распределения информации о местоположении. Получены зависимости нагрузки, создаваемыми запросами различного вида, от количества ячеек сети и от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке, а также исследована зависимость нагрузки от вероятности удаленного запроса.

Практическая ценность

Единый подход унификации и усовершенствования информационных систем с привязкой к местности, а в особенности архитектура универсальной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, полученные формулы, соотношения и рекомендации, как по отношению к протоколам обновления информации о местоположении, так и относительно способов ее распределения, могут быть непосредственно применены при проектировании распределенных систем с привязкой к местности нового поколения. А разработанная в диссертации программа моделирования поведения системы в зависимости от используемого протокола и области использования в значительной мере сократит сроки на принятие решения о необходимости использования того или иного протокола или распределения.

Апробация работы

Основные результаты работы были представлены на:

  1. Международной научно-практической конференции «Дни Науки - 2005», Днепропетровск, 2005.
  2. IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки - 2005», Нижний Новгород, ИСТ-2005.
  3. Международной конференции «Информационные технологии будущего», Москва, 2005.
  4. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы использования и развития новых информационных технологий в России», Нижний Новгород - 2006.
  5. 2-ом Международном форуме "Актуальные проблемы современной науки", Самара - 2006.
  6. IV Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения», Пенза, 2006.
  7. Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в современном мире», Таганрог, 2006.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах.

Положения, выносимые на защиту

  1. Единый подход усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности. Архитектура универсальной системы, основные требования.
  2. Архитектура универсальной распределенной системы управления информации о местоположении мобильных агентов.
  3. Математическая модель системы для различных протоколов обновления информации о местоположении. Результаты теоретического анализа предложенных протоколов.
  4. Математическая модель системы для различных способов распределения информации о местоположении. Результаты теоретического анализа предложенных распределений.
  5. Результаты экспериментального анализа предложенных протоколов, а так же результаты анализа эффекта от применения механизма динамической подстройки для комбинированного протокола.

Структура и объем работы

Текст диссертационной работы состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы её цель и решаемые в работе задачи, определена новизна полученных результатов, их практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе произведен анализ распределенных информационных систем с привязкой к местности. Информационные системы знающие и использующие информацию о местоположении объектов реального мира называются системами с «привязкой к местности» (рис. 1).

 Основной целью информационных-3

Рис. 1

Основной целью информационных систем с привязкой к местности является создание связи между реальным миром, мобильными агентами и имеющимся информационным системами.

Основные требования, выдвигаемые к подобным системам можно представить в следующем виде:

  • Позиционирование и управление определением местонахождения с заданной точностью
  • Универсальная служба мобильных коммуникаций
  • Построение и управление расширенной пространственной модели
  • Привязанный к местности доступ к информации
  • Интеграция с существующими информационными системами
  • Планирование маршрутов и навигация

В главе 1 проведен обзор технологий определения местоположения внутри помещений и за их пределами, а также технологий существующих в сотовых сетях. Рассмотрена классификация систем с привязкой к местности, основные способы применения систем подобного типа и методы их организации, выделены концепции их усовершенствования и унификации, а также сформулированы основные задачи диссертационной работы. На основе проведенного анализа, выделены основные проблемы в исследуемой области, предложена архитектура универсальной информационной системы с привязкой к местности (рис. 2).

 Функциональность отдельных-4

Рис. 2

Функциональность отдельных компонентов:





1. Модель – предоставляет детальное описание объектов реального мира.

2. Коммуникационная служба - предоставляет плавный переход между различными технологиями мобильных коммуникаций.

3. Сенсорные и позиционирующие системы – необходимы для определения местонахождения мобильного агента.

4. Управление информацией – управление динамической моделью реального мира. Позволяет мобильным агентам ставить вопросы о местонахождении или регистрировать себя на определенные события.

5. Интерфейс пользователя - унифицированные механизмы общения системы с конечными устройствами мобильных пользователей.

Во второй главе была предложена архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов (рис. 3), соответствующая постановке задачи, данной в первой главе. Рассмотрена модель системы, определены ее базовые компоненты и способы хранения информации о местоположении. Разработаны основные требования к предлагаемой системе, а также предложена модель описания местоположения мобильного агента и базовый интерфейс общения мобильных агентов.

 Основные требования, предъявляемые-5

Рис. 3

Основные требования, предъявляемые к универсальной системе управления информацией о местоположении мобильных объектов: масштабируемость, точность информации о местоположении, гибкость и приспособляемость, безопасность и секретность, терпимость к ошибкам и сбоям. Архитектура универсальной системы управления информацией о местонахождении мобильных агентов, удовлетворяющая описанным требования, представлена на рисунке 3.

Основными компоненты предлагаемой системы являются:

  • Мобильные агенты – это пользователи, оснащенные каким-либо мобильным устройством.
  • Системы датчиков или системы позиционирования
  • Сервера местоположения – это хранилища информации о местоположении мобильных агентов.
  • Регистры – устройства, ответственные за поиск серверов местоположения, имеющих информацию о конкретном агенте или о географической области.

Большинство приложений, запускаемых на мобильных устройствах, по большей части интересует только местоположение непосредственно их пользователя, то есть свое собственное, например, в навигационных системах автомобилей. Однако более сложные приложения нуждаются в информации о местоположении многих, а зачастую и всех своих пользователей. Поэтому интерфейс разрабатываемой системы должен базироваться на двух основных типах запросов: 1) Получение информации о местоположении объекта слежения (LOA); 2) Получение информации обо всех объектах слежения в пределах определенной зоны (AAL).

Более сложные запросы могут быть легко построены на базе двух основных.

Очевидно, что подобная архитектура позволит не только расширить возможности текущих приложений для мобильных систем, но и значительно упростить процесс создания новых услуг и приложений для информационных систем с мобильными агентами.

В третьей главе предложена классификация протоколов обновления информации о местоположении между сервером местоположения и мобильным агентом. Рассмотрены различные характеристики предложенных протоколов, возможность работы в режиме «offline», а также проведено теоретическое сравнение их эффективности и производительности. На базе полученных результатов был предложен комбинированный протокол, сочетающий в себе ряд преимуществ базовых протоколов и полностью удовлетворяющий требованиям системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, описанной во второй главе.

В связи с неуклонно растущей потребностью в приложениях с привязкой к местности, особую важность имеют исследования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов (рис.4).

 Протоколы обновления могут быть-6

Рис. 4

Протоколы обновления могут быть подразделены на два основных класса: типа «запрос» и типа «отчет». Протокол называется протоколом типа «запрос», если сервер местоположения инициирует запрос информации о местоположении мобильного агента. Соответственно, протокол называется протоколом типа «отчет», если инициатором является источник. Так же могут существовать и комбинированные протоколы, сочетающие в себе отдельные свойства базовых. Каждый из классов в свою очередь может быть разделен на подклассы.

Задачей анализа протоколов являлось исследование интенсивности сообщений между источником и сервером , а также максимальной и средней погрешности по расстоянию , для различных входных параметров и параметров окружения. А также возможность работы в режиме «offline».

Согласно разработанной математической модели соотношения для исследуемых протоколов имеют следующий вид:

  • Простой протокол типа «запрос»

  • Протокол типа «отчет» с дистанционным порогом

  • Протокол типа «отчет» с временным порогом

  • Протокол типа «запрос» с кэшированием

  • Комбинированный протокол

В данных соотношениях:

  • – максимальная скорость движения мобильного агента;
  • – средняя скорость движения мобильного агента;
  • – интенсивность запросов конечных пользователей;
  • – средняя погрешность запрашиваемой информации;
  • – погрешность конкретного запроса;
  • – погрешность первичной копии;
  • – погрешность вторичной копии;
  • – интенсивность сообщений между сервером и источником;
  • – максимальная погрешность по расстоянию;
  • – средняя погрешность по расстоянию;
  • – предполагаемая скорость движения мобильного агента;
  • - вероятность того, что вторичная копия информации на сервере более точна, чем запрашивает конечный пользователь.

На базе представленных соотношений и близких к реальным значениям входных параметров были получены зависимости для предложенных протоколов представленные на рисунке 5.

 Очевидно, что протокол на основе-36

 Очевидно, что протокол на основе-37

Рис. 5



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.